Page 126 - 航空电子传感器技术的研究与应用
P. 126
第三章 航空电子传感器技术
第三章 航空电子传感器技术
第一节 航空传感器故障诊断
一、民用飞机飞控系统传感器故障诊断
故障诊断是指在系统运行过程中能够发现故障的发生和获得故障的信息，具
体包含故障检测和故障隔离两个关键部分。随着自动化技术和信息技术的发展，
故障诊断技术被广泛应用于航空航天领域，在多种不同类型的飞行平台上得到实
现，有效提升了飞行器的可靠性，保证了飞行任务的安全执行。飞行控制系统是
现代飞行器的关键系统之一，传感器是飞行控制系统实现反馈控制的重要环节。
为了保证民用飞机的安全性和适航性达到要求，在设计上需要对关键传感器进行
物理冗余，通过对不同源信息进行比较、投票、加权、平均、监控保护和切换等
处理来判断和定位传感器故障，以保证信号安全。例如，波音 777 使用的大气数
据惯性基准系统，包含容错大气数据和惯性参考单元，以及备用大气数据和惯性
参考单元，备用部分可以形成重要数据的非相似备份。除了传统硬件冗余方式，
非硬件冗余方式也受到广泛关注。典型的非硬件冗余的故障诊断技术包含解析余
度和信息余度。随着控制理论和计算机技术的发展，工业界和学术界均在积极探
索利用软件方式来实现故障诊断和容错。
（一）传感器故障模式和设计考虑
民用飞机飞控系统一般包括陀螺仪、加速度计、大气数据系统中控制用传感
器、北斗、GPS 等传感装置。典型传感器的故障表征形式包含失效故障、短路故
障、恒偏差故障、漂移故障和精度损伤故障。上述故障可以分为两种类型：一种
是与原信号有关，是在原有信号的基础之上出现对系统影响较大的误差、畸变或
干扰，如恒偏差、精度损伤、噪声等；另一种是与原有信号完全无关的故障，如
传感器失效、短路等。二者相比，保持原信号信息的故障信号诊断更为困难，故
障信号在正确信号中的占比也会对诊断的效果造成影响，弱小、慢变的故障信号
误报和漏报的概率也会更大，需要更高的检测精度和速度。
111
